三级模式
- 外模式
- 数据库的用户使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述
- 数据库用户的数据视图，是与某一应用程序有关的数据的逻辑表示。
- 概念模式
- 它是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述；
- 模式是所有用户的公共数据视图。因为数据库是多人共享使用的，模式就是大家都看到的样子，综合了所有用户的数据需求。
- 内模式
- 数据物理结构和存储方式的描述
- 是数据在数据库内部的表示方式
- 记录的存储方式：如顺序存储，按B树结构存储，Hash存储）
- 索引的组织方式：B+树索引，hash索引，Join index索引
- 数据是否压缩存储
- 数据是否加密
两级映射
-
外模式/概念模式映射
保证了数据的逻辑独立性。当模式改变时，数据库管理员修改有关的外模式/模式映像，使外模式保持不变；而应用程序是根据数据的外模式编写的，从而应用程序不必修改，保证了数据与应用程序的逻辑独立性，简称为数据的逻辑独立性。
-
概念模式/内模式映射
保证了数据的物理独立性。
- 当数据的存储结构改变时（如本来我们用堆存储，改成了B+树），数据库管理员修改模式/内模式映像，使模式保持不变。
- 应用程序不受影响，保证了数据与程序的物理独立性，简称为数据的物理独立性。
数据库的设计
E-R模型
集成的方法：
- 多个局部E-R图一次集成。
- 逐步集成，用累加的方式一次集成两个局部E-R。
集成产生的冲突及解决办法：
- 属性冲突：包括属性域冲突和属性取值冲突。
- 命名冲突：包括同名异义和异名同义。
- 结构冲突：包括同一对象在不同应用中具有不同的抽象，以及同一实体在不同局部E-R图中所包含的属性个数和属性排列次序不完全相同。
一个实体型转换为一个关系模式
- 1:1联系
- 1:n联系
- m:n联系
三个以上实体间的一个多元联系
关系代数
- 并
- 交
- 差
- 笛卡尔乘积
- 投影
- 选择
- 联接
规范化理论
函数依赖
设R(U)是属性U上的一个关系模式，X和Y是U的子集，r为R的任一关系，如果对于r中的任意两个元组u,v,只要有u[X]=v[X],就有u[Y门=v[Y],则称X函数决定Y,或称Y函数依赖于X,记为X→Y。
价值与用途
键
- 主键：唯一标识
- 候选键：
- 将关系模式的函数依赖关系用“有向图”的方式表示
- 找入度为0的属性，并以该属性集合为起点，尝试遍历有向图，若能正常遍历图中所有结点，则该属性集即为关系模式的候选键
- 若入度为0的属性集不能遍历图中所有结点，则需要尝试性的将一些中间结点（既有入度，也有出度的结点）并入入度为0的属性集中，直至该集合能遍历所有结点，集合为候选键
- 外键：其他关系的主键
范式
- 1NF：在关系模式R中，当且仅当所有域只包含原子值，即每个分量都是不可再分的数据项，则称R是第一范式。
- 2NF：当且仅当R是1NF,且每一个非主属性完全依赖主键（不存在部分依赖)时，则称R是第二范式。
- 3NF：第三范式(3NF)：当且仅当R是1NP,且E中没有非主属性传递依赖于码时，则称R是第三范式。
- BCNF：设R是一个关系模式，F是它的依赖集，R属于BCNF当且仅当其F中每个依赖的决定因素必定包含R的某个候选码。
由上往下逐步优化，已解决插入异常、删除异常、数据冗余
模式分解
- 保持函数依赖分解
设数据库模式p={R1,R2,…,R}是关系模式R的一个分解，F是R上的函数依赖集，p中每个模式Ri上的FD集是Fi。如果{F1,F2,Fk}与F是等价的（即相互逻辑蕴涵），那么称分解p保持FD - 无损分解
什么是有损，什么又是无损？
有损：不能还原。
无损：可以还原。 - 无损联接分解：指将一个关系模式分解成若干个关系模式后，通过自然联接和投影等运算仍能还原到原来的关系模式
并发控制
事务
- 原子性
- 一致性
- 隔离性
- 持续性
封锁协议
- 一级封锁协议。事务T在修改数据R之前必须先对其加区锁，直到事务结束才释放。可防止丢失修改
- 二级封锁协议。一级封锁协议加上事务T在读取数据R之前先对其加S锁，读完后即可释放$锁。可防止丢失修改，还可防止读“脏”数据
- 三级封锁协议。一级封锁协议加上事务T在读取数据R之前先对其加S锁，直到事务结束才释放。可防止丢失修改、防止读“脏”数据与防止数据重复读
- 两段锁协议。可串行化的。可能发生死锁
整性约束
- 实体完整性约束
- 参照完整性约束
- 用户自定义完整性约束
- 触发器
数据库安全
| 措施 | 说明 |
|---|---|
| 用户标识和鉴定 | 最外层的安全保护措施，可以使用用户帐户、口令及随机数检验等方式 |
| 存取控制 | 对用户进行授权，包括操作类型（如查找、插入、删除、修改等动作)和数据对象（主要是数据范围）的权限。 |
| 密码存储和传输 | 对远程终端信息用密码传输 |
| 视图的保护 | 对视图进行授权 |
| 审计 | 使用一个专用文件或数据库，自动将用户对数据库的所有操作记录下来 |
数据备份
| 优点 | 缺点 | |
|---|---|---|
| 冷备份 | 非常快速的备份方法（只需复制文件）；容易归档（简单复制即可）：容易恢复到某个时间点上（只需将文件再复制回去）：能与归档方法相结合，做数据库”最佳状态”的恢复；低度维护，高度安全 | 单独使用时，只能提供到某一时间点上的恢复；在实施备份的全过程中，数据库必须要作备份而不能做其他工作：若磁盘空间有限只能复制到磁带等其他外部存储设备上，速度会很慢；不能按表或按用户恢复 |
| 热备份 | 可在表空间或数据库文件级备份，备份的时间短：备份时数据库仍可使用：可达到秒级恢复（恢复到某一时间点上）；可对几乎所有数据库实体做恢复；恢复是快速的 | 不能出错，否则后果严重；若热备份不成功所得结果不可用于时间点的恢复：因难于维护，所以要特别小心，不允许“以失败告终” |
- 完全备份：备份所有数据
- 差量备份：仅备份上一次完全备份之后变化的数据
- 增量备份：备份上一次备份之后变化的数据
- 静态海量转储：在系统中无运行事务时进行，每次转储全部数据库。
- 静态增量转储：在系统中无运行事务时进行，每次只转储上一次转储后更新过的数据。
- 动态海量转储：转储期间允许对数据库进行存取或修改，每次转储全部数据库。
- 动态增量转储：转储期间允许对数据库进行存取或修改，每次只转储上一次转储后更新过的数据。
日志文件：事务日志是针对数据库改变所做的记录，它可以记录针对数据库的任何操作，并将记录结果保存在独立的文件中
反规范化
由于规范化会使表不断的拆分，从而导致数据表过多。这样虽然减少了数据冗余，提高了增、删、改的速度，但会增加查询的工作量。系统需要进行多次连接，才能进行查询操作，使得系统效率大大下降
- 增加派生性冗余列
- 增加冗除列
- 重新组表
- 分割表
